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EP0580683B1 - Brenneranordnung, insbesondere für gasturbinen, zur schadstoffarmen verbrennung von kohlegas und anderen brennstoffen - Google Patents

Brenneranordnung, insbesondere für gasturbinen, zur schadstoffarmen verbrennung von kohlegas und anderen brennstoffen Download PDF

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EP0580683B1
EP0580683B1 EP92908563A EP92908563A EP0580683B1 EP 0580683 B1 EP0580683 B1 EP 0580683B1 EP 92908563 A EP92908563 A EP 92908563A EP 92908563 A EP92908563 A EP 92908563A EP 0580683 B1 EP0580683 B1 EP 0580683B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner arrangement
arrangement according
conduit
outlet nozzles
annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92908563A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0580683A1 (de
Inventor
Bernard Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0580683A1 publication Critical patent/EP0580683A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0580683B1 publication Critical patent/EP0580683B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F23L7/002—Supplying water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36—Supply of different fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a burner for fluid fuels, in particular oil, natural gas and / or coal gas, as is used for gas turbines.
  • burner arrangements have been developed in recent years which have particularly low emissions of nitrogen oxides (NOX). It is often important that such burners can be operated not only with one fuel, but preferably with different fuels, for example oil, natural gas and / or coal gas, or even in combination, in order to increase security of supply and flexibility during operation.
  • fuels for example oil, natural gas and / or coal gas, or even in combination, in order to increase security of supply and flexibility during operation.
  • Such burners are described for example in EP 0 276 696 B1.
  • the object of the present invention is therefore to create a burner arrangement which is suitable both for the combustion of fuel gas with a low calorific value in a diffusion flame and for the combustion of fuel gas with a high calorific value and / or the combustion of oil in the premix mode.
  • the operational safety of the known arrangements is to be retained and the additional outlay on equipment is low.
  • the systems should not mutually influence the quality of the combustion, and in particular undesirable flame formation at turbulence points in the system in front of the actual combustion zone should be avoided.
  • a burner arrangement with approximately concentrically arranged ring channels for supplying various operating media and an outer, approximately conically tapering air supply ring channel system is used to solve this problem, with a gaseous medium or a liquid medium flowing through a plurality of outlet nozzles.
  • Ring channel system flowing air stream can be admixed finely distributed, and wherein on the inflow side above the outlet nozzles another ring channel opens into the air supply ring channel system.
  • the invention is based on the finding that no special measures for reducing the emission of pollutants are required when burning fuel gas with a low calorific value, since no very high flame temperatures occur when such gases are burned, and the formation of NOX thus remains practically insignificant. It is therefore sufficient to provide another simple feed system, but care must be taken that this system is the other Systems are not adversely affected and operational reliability is not reduced even when the other systems are in operation. It is therefore important that the further ring channel opens on the inflow side above the outlet nozzles for the other fuels. In this way, no ignitable mixture can get into the further annular channel if the burner is supplied with fuel of a different type through the outlet nozzles.
  • the further ring duct advantageously nestles against the other ring ducts for supplying the operating media, so that the further ring duct opens into the air supply ring duct system on the inside.
  • the additional supply system for a further fuel can in particular be combined with an air supply ring channel system, which has a swirl blading on the downstream side, below or within which outlet nozzles for a liquid medium are arranged.
  • a combination with a large number of outlet nozzles for a gaseous medium is possible. It is particularly advantageous to provide the outlet nozzles for a gaseous medium in the swirl blading itself.
  • the swirl blades are designed as hollow blades and connected to a feed system for a gaseous medium.
  • a large number of outlet nozzles on the swirl vanes which are preferably directed approximately perpendicular to the locally prevailing flow direction, enables a uniform admixture of a gaseous medium to the air flow.
  • nozzles of different diameters with a correspondingly different range of the emerging jets can also be used.
  • the main application for utilizing the further ring channel is the supply of a fuel gas with a low specific calorific value (Low Btu gas), in particular coal gas.
  • Low Btu gas low specific calorific value
  • the air supply ring duct system and the other forms Ring channel in principle a diffusion burner for the combustion of fuel gas with low specific calorific value with air.
  • a certain amount of premixing takes place on the relatively long way to the actual combustion zone, but not to the extent known for premix burners.
  • directly behind the mouth of the further ring channel up to the area of the swirl blading undesired ignition of a possibly formed air / fuel gas mixture is not to be expected.
  • the main operating modes of a burner according to the invention are shown in the table in FIG. 2, although in principle combinations of the main operating modes shown there are also possible.
  • pilot burner system in order to stabilize the combustion flame in the burner arrangements according to the invention, a pilot burner system will generally be required which maintains a central stable flame, as is known in various variants from the prior art. Any known pilot burner system is suitable for this, the pilot burner, of course, being particularly preferably operated with the same fuel as the main burner. This is indicated in the table.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a longitudinal axial section through a burner arrangement according to the invention, express reference being made to EP-0 276 696 B1 and EP-0 193 838 B1, insofar as the details of the arrangement are not absolutely essential here. It should be noted that the arrangement compared to the prior art of EP-0 276 696 B1 by a favorable modification and supplemented by an annular channel 16 and by changing the outlet nozzles for natural gas in the swirl blading is changed.
  • the burner arrangement which can optionally be used in conjunction with several similar arrangements, for example in the combustion chamber of a gas turbine system, consists of an inner part, the pilot burner system, and an outer part, the main burner system, which is concentric with it. Both systems are suitable for operation with gaseous and / or liquid fuels in any combination.
  • the pilot burner system consists of a central oil supply 1 (medium G) and an inner gas supply channel 2 (medium F) arranged concentrically around it. This in turn is surrounded by a concentrically arranged inner air supply duct 3 (medium E).
  • a suitable ignition system can be arranged in or on this channel, for which many design options are known and the illustration of which has been omitted here.
  • the central oil supply 1 has an oil nozzle 5 at its end, the inner air supply duct 3 has a swirl blading 6 in its end region.
  • the pilot burner system 1, 2, 3, 5, 6 can be operated in a manner known per se.
  • the main burner system consists of an outer air supply ring duct system 4, which is arranged concentrically to the pilot burner system and slants towards it.
  • This air supply ring duct system 4 is also provided with a swirl blading 7.
  • the swirl blading 7 consists of hollow blades with outlet nozzles 11 in the flow cross section of the air supply ring channel system 4 (medium A). These are fed from a feed line 8 and an annular channel 9 through openings 10 for the medium B.
  • the burner has a feed line 12 for a medium C which opens into an annular channel 13 which has outlet nozzles 14 for the medium C in the region or below the swirl blading 7.
  • the spray jet 15 of the medium C is also indicated.
  • the burner additionally has a further coal gas supply channel 16 (for medium D).
  • a further coal gas supply channel 16 (for medium D). This ends just above the swirl blading 7 with the outlet nozzles 11 into the outer air supply ring channel system 4, on the inside thereof, so that both together in principle form a diffusion burner. It is important that when operating with the medium B, z. B. natural gas, no recirculation of this medium on edges or in the coal gas supply channel 16 is possible, which could affect operational safety. Also, the carbon gas feed channel 16 should not disturb the flow below its mouth, so that the good combustion properties for the media B and C remain unchanged.
  • coal gas supply channel 16 were to open below the outlet nozzles 11 for medium B or the outlet nozzles 14 for medium C, this would result in a widening of the cross section and a disturbance of the peripheral flow, both of which would be undesirable.
  • the arrangement according to the invention of the coal gas supply duct 16 and the hollow blades as swirl blading 7 requires only minor modifications to the burner system according to the prior art and can therefore be implemented structurally with little effort.
  • the table in Fig. 2 shows the possibilities for the choice of media and thus for different modes of operation of the burner arrangement. It can be operated with natural gas, coal gas or another gas with a low calorific value, as well as with oil, each with favorable properties for pollutant emissions. If a further reduction in pollutant emissions is desired in one of the operating modes, then an inert substance, in particular water or steam, possibly also with additives, can be added through the systems that are not required for the fuel supply in this operating mode, if desired.
  • the switching of the individual feed systems to the desired media can be achieved by simple multi-way fittings which belong to the state of the art. The expenditure on equipment remains low, although the most environmentally friendly type of combustion is realized for each operating material. In particular, the NOX emission is minimized in all operating modes.

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Abstract

Brenneranordnung mit etwa konzentrisch angeordneten Ringkanälen (2, 3, 9, 13) zur Zuführung verschiedener Betriebsmedien (B, C, E, F) und einem äußeren, sich etwa konisch verjüngenden Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4), wobei durch eine Vielzahl von Auslaßdüsen (11; 14) ein gasförmiges Medium (B) oder ein flüssiges Medium (C) einem in dem Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) strömenden Luftstrom (A) fein verteilt beimischbar ist, wobei weiter zuströmseitig oberhalb der Auslaßdüsen (11; 14) ein weiterer Ringkanal (16) in das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) mündet. Der weitere Ringkanal (16) dient zur Zuführung eines Brenngases mit niedrigem spezifischen Brennwert, beispielsweise Kohlegas, während im übrigen die Brenneranordnung gemäß dem Stand der Technik als Vormischbrenner mit Gas und/oder Öl betrieben werden kann. Bei allen verwendeten Brennstoffen und Betriebsarten kann der Ausstoß von NOX an die Umwelt minimiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner für fluidische Brennstoffe, insbesondere Öl, Erdgas und/oder Kohlegas, wie er für Gasturbinen Anwendung findet.
  • Im Hinblick auf die weltweiten Bemühungen zur Senkung des Schadstoffausstoßes von Feuerungsanlagen, insb. bei Gasturbinen, wurden in den letzten Jahren Brenneranordnungen entwickelt, welche besonders geringe Ausstöße an Stickoxiden (NOX) haben. Dabei wird vielfach Wert darauf gelegt, daß solche Brenner jeweils nicht nur mit einem Brennstoff, sondern möglichst mit verschiedenen Brennstoffen, beispielsweise Öl, Erdgas und/oder Kohlegas wahlweise oder sogar in Kombination betreibbar sind, um die Versorgungssicherheit und Flexibilität beim Betrieb zu erhöhen. Solche Brenner sind beispielsweise in der EP 0 276 696 Bl beschrieben.
  • Ein Problem bei der Auslegung von Brennern für alle möglichen verschiedenen Betriebsbedingungen und Betriebsstoffe besteht darin, daß die beim Betrieb jeweils benötigten Volumina der einzelnen Betriebsstoffe völlig verschieden sind, so daß es Schwierigkeiten macht, für alle Betriebsstoffe das gleiche Zuführungssystem und die gleichen Eindüsungsöffnungen zu verwenden. Daher ist es im Stand der Technik bekannt, für flüssige und gasförmige Stoffe verschiedene Zuführunossysteme zu verwenden. Ein weiteres Problem stellt sich aber auch dann, wenn wahlweise gasförmige Brennstoffe mit völlig verschiedenen spezifischen Brennwerten, beispielsweise Erdgas und Kohlegas, eingesetzt werden sollen. Die völlig verschiedenen Volumenverhältnisse bei Verwendung dieser beiden Brennstoffe und die unterschiedlichen chemischen Vorgänge bei deren Verbrennung erfordern eine Modifizierung oder Erweiterung der bekannten Systeme.
  • In einer Veröffentlichung "The Development of Integrated Coal-Gasification Combined-Cycle (ICG-GUD) Power Plants" von John S. Joyce, Vortrag vom 26.04.90 in Arnheim (schriftliche Fassung wurde verteilt) ist in Fig. 4 ein Brenner beschrieben, welcher sich wahlweise für die Verbrennung von Erdgas oder Gas mit niedrigem spezifischem Brennwert eignet. Bei dieser Anordnung handelt es sich jedoch für beide Brennstoffe um einen Diffusionsbrenner, was beim Betrieb mit Erdgas zu höheren Emissionswerten für NOX führt als dies bei einem Vormischbrenner der Fall wäre.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Brenneranordnung zu schaffen, welche sich sowohl für die Verbrennung von Brenngas mit niedrigem Brennwert in einer Diffusionsflamme als auch für die Verbrennung von Brenngas mit einem hohen Brennwert und/oder die Verbrennung von Öl im Vormischbetrieb eignet. Dabei soll die Betriebssicherheit der bekannnten Anordnungen erhalten bleiben und der zusätzliche apparative Aufwand gering sein. Die Systeme sollen gegenseitig keine negative Beeinflussung der Qualität der Verbrennung hervorrufen, wobei insbesondere eine unerwünschte Flammenbildung an Verwirbelungsstellen im System vor der eigentlichen Brennzone vermieden werden soll.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Brenneranordnung mit etwa konzentrisch angeordneten Ringkanälen zur Zuführung verschiedener Betriebsmedien und einem äußeren, sich etwa konisch verjüngenden Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem, wobei durch eine Vielzahl von Auslaßdüsen ein gasförmiges Medium oder ein flüssiges Medium einem in dem Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem strömenden Luftstrom fein verteilt beimischbar ist, und wobei zuströmseitig oberhalb der Auslaßdüsen ein weiterer Ringkanal in das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem mündet.
  • Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß bei der Verbrennung von Brenngas mit niedrigem Brennwert keine besonderen Maßnahmen zur Senkung des Schadstoffausstoßes erforderlich sind, da bei Verbrennung solcher Gase keine sehr hohen Flammentemperaturen auftreten und damit die Bildung von NOX praktisch unbedeutend bleibt. Es genügt daher, ein weiteres einfaches Zufuhrsystem zu schaffen, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß dieses System die anderen Systeme nicht nachteilig beeinflußt und auch nicht bei Betrieb der anderen Systeme die Betriebssicherheit verringert. Deshalb ist es wichtig, daß der weitere Ringkanal zuströmseitig oberhalb der Auslaßdüsen für die anderen Brennstoffe mündet. Auf diese Weise kann kein zündfähiges Gemisch in den weiteren Ringkanal gelangen, wenn der Brenner durch die Auslaßdüsen mit Brennstoff anderer Art versorgt wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • So schmiegt sich vorteilhafterweise der weitere Ringkanal an die anderen Ringkanäle zur Zuführung der Betriebsmedien an, so daß also der weitere Ringkanal innen in das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem mündet. Weiterhin kann das zusätzliche Zufuhrsystem für einen weiteren Brennstoff insbesondere kombiniert werden mit einem Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem, welches abströmseitig eine Drallbeschaufelung aufweist, unterhalb oder innerhalb derer Auslaßdüsen für ein flüssiges Medium angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich ist eine Kombination mit einer Vielzahl von Auslaßdüsen für ein gasförmiges Medium möglich. Besonders günstig ist es dabei, die Auslaßdüsen für ein gasförmiges Medium in der Drallbeschaufelung selbst vorzusehen. Dazu werden die Drallschaufeln als Hohlschaufeln ausgebildet und an ein Zuführsystem für ein gasförmiges Medium angeschlossen. Eine Vielzahl von Auslaßdüsen an den Drallschaufeln, welche vorzugsweise etwa senkrecht zur örtlich jeweils vorherrschenden Strömungsrichtung gerichtet sind, ermöglicht eine gleichmäßige Beimischung eines gasförmigen Mediums zum Luftstrom. Dabei können zusätzlich noch Düsen verschiedener Durchmesser mit entsprechend unterschiedlicher Reichweite der austretenden Strahlen verwendet werden.
  • Hauptanwendungsfall zur Ausnutzung des weiteren Ringkanals ist die Zuführung eines Brenngases mit niedrigem spezifischen Brennwert (Low Btu gas), insbesondere Kohlegas.
  • Dabei bildet das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem und der weitere Ringkanal im Prinzip einen Diffusionsbrenner zur Verbrennung von Brenngas mit niedrigem spezifischen Brennwert mit Luft. Zwar findet eine gewisse Vorvermischung auf dem relativ langen Weg bis zur eigentlichen Verbrennungszone statt, jedoch nicht in dem bei Vormischbrennern bekannten Maße. Insbesondere ist direkt hinter der Mündung des weiteren Ringkanals bis zum Bereich der Drallbeschaufelung nicht mit unerwünschter Zündung eines womöglich entstandenen Luft-Brenngas-Gemisches zu rechnen. Die Hauptbetriebsarten eines erfindungsgemäßen Brenners ergeben sich aus der Tabelle in Fig. 2, wobei im Prinzip noch Kombinationen der dort dargestellten Hauptbetriebsarten möglich sind. Zu erwähnen sei, daß zur Stabilisierung der Verbrennungsflamme bei den erfindungsgemäßen Brenneranordnungen im allgemeinen ein Pilotbrennersystem erforderlich sein wird, welches eine zentrale stabile Flamme aufrechterhält, wie dies nach dem Stand der Technik in verschiedenen Varianten bekannt ist. Hierfür eignet sich jedes bekannte Pilotbrennersystem, wobei besonders bevorzugt natürlich der Pilotbrenner jeweils mit dem gleichen Brennstoff betrieben werden kann wie der Hauptbrenner. Dies ist in der Tabelle mitangegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen
    • Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsaxialschnitt durch die annähernd rotationssymmetrische Anordnung und
    • Fig. 2 eine Tabelle mit den Hauptbetriebsmöglichkeiten einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsaxialschnitt durch eine erfindungsgemäße Brenneranordnung, wobei ausdrücklich auf die EP-0 276 696 Bl und die EP-0 193 838 Bl Bezug genommen wird, soweit es um hier nicht unbedingt entscheidende Einzelheiten der Anordnung geht. Dabei ist festzustellen, daß die Anordnung gegenüber dem Stand der Technik der EP-0 276 696 Bl durch eine günstige Modifizierung und Ergänzung durch einen Ringkanal 16 sowie durch Verlegung der Auslaßdüsen für Erdgas in die Drallbeschaufelung verändert ist.
  • Die Brenneranordnung, die, ggf. in Verbindung mit mehreren gleichartigen Anordnungen, beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbinenanlage eingesetzt werden kann, besteht aus einem inneren Teil, dem Pilotbrennersystem und einem konzentrisch dazu liegenden äußeren Teil, dem Hauptbrennersystem. Beide Systeme sind für einen Betrieb mit gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen in beliebiger Kombination geeignet. Das Pilotbrennersystem besteht aus einer zentralen Ölzuführung 1 (Medium G) und einem konzentrisch um diesen herum angeordneten inneren Gas-Zufuhrkanal 2 (Medium F). Dieser wiederum ist umgeben von einem konzentrisch angeordneten inneren Luft-Zufuhrkanal 3 (Medium E). In oder an diesem Kanal kann ein geeignetes Zündsystem angeordnet sein, für welches viele Ausführungsmöglichkeiten bekannt sind und auf dessen Darstellung hier verzichtet wurde. Die zentrale Ölzuführung 1 weist an ihrem Ende eine Öldüse 5 auf, der innere Luft-Zufuhrkanal 3 weist in seinem Endbereich eine Drallbeschaufelung 6 auf. Das Pilotbrennersystem 1, 2, 3, 5, 6 kann in an sich bekannter Weise betrieben werden.
  • Das Hauptbrennersystem besteht aus einem konzentrisch zum Pilotbrennersystem angeordneten und schräg auf dieses zulaufenden äußeren Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem 4. Auch dieses LuftZufuhr-Ringkanalsystem 4 ist mit einer Drallbeschaufelung 7 versehen. Die Drallbeschaufelung 7 besteht aus Hohlschaufeln mit Auslaßdüsen 11 im Strömungsquerschnitt des Luft-Zufuhr-Ringkanalsystems 4 (Medium A). Diese werden aus einer Zuführungsleitung 8 und einem Ringkanal 9 durch Öffnungen 10 für das Medium B gespeist. Zusätzlich weist der Brenner eine Zuführungsleitung 12 für ein Medium C auf, welche in einen Ringkanal 13 mündet, welcher Auslaßdüsen 14 für das Medium C im Bereich oder unterhalb der Drallbeschaufelung 7 aufweist. Angedeutet ist auch der Sprühstrahl 15 des Mediums C. Erfindungsgemäß weist der Brenner zusätzlich einen weiteren Kohlegas-Zuführkanal 16 (für Medium D) auf. Dieser mündet knapp oberhalb der Drallbeschaufelung 7 mit den Auslaßdüsen 11 in das äußere Luft-Zufuhr- Ringkanalsystem 4, und zwar an dessen Innenseite, so daß beide zusammen im Prinzip einen Diffusionsbrenner bilden. Wichtig ist dabei, daß bei einem Betrieb mit dem Medium B, z. B. Erdgas, keine Rezirkulation dieses Mediums an Kanten oder in den Kohlegas-Zuführkanal 16 möglich ist, was die Betriebssicherheit beeinträchtigen könnte. Auch soll der Kohlgas-Zuführkanal 16 nicht die Strömung unterhalb seiner Einmündung stören, so daß die guten Verbrennungseigenschaften für die Medien B und C unverändert erhalten bleiben. Würde der Kohlegas-Zuführkanal 16 unterhalb der Auslaßdüsen 11 für Medium B oder der Auslaßdüsen 14 für Medium C münden, so ergäbe sich an dieser Stelle eine Querschnittserweiterung und eine Störung der Randströmung, was beides unerwünscht wäre. Die erfindungsgemäße Anordnung des Kohlegas-Zuführkanals 16 und der Hohlschaufeln als Drallbeschaufelung 7 erfordert nur geringfügige Modifikationen an dem Brennersystem nach dem Stand der Technik und ist daher baulich mit geringem Aufwand zu verwirklichen.
  • Die Tabelle in Fig. 2 zeigt, welche Möglichkeiten es für die Wahl der Medien und damit für verschiedene Betriebsweisen der Brenneranordnung gibt. Sie kann bei für den Schadstoffausstoß jeweils günstigen Eigenschaften mit Erdgas, Kohlegas oder einem anderen Gas mit niedrigem Brennwert, sowie mit Öl betrieben werden. Ist bei einer der Betriebsarten eine weitere Reduzierung des Schadstoffausstoßes erwünscht, so kann durch die bei dieser Betriebart für die Brennstoffzufuhr nicht benötigten Systeme gegebenenfalls ein Inertstoff zugeführt werden, insbesondere Wasser oder Dampf, ggf. auch mit Zusatzstoffen, falls dies gewünscht wird. Die Umschaltung der einzelnen Zufuhrsysteme auf die jeweils gewünschten Medien kann durch einfache Mehrwegearmaturen, die zum Stand der Technik gehören, erreicht werden. Der apparative Aufwand bleibt gering, obwohl für jeden Betriebsstoff die jeweils umweltschonendste Verbrennungsart verwirklicht wird. Insbesondere wird die NOX-Emission bei allen Betriebsarten minimiert.

Claims (13)

  1. Brenneranordnung mit etwa konzentrisch angeordneten Ringkanälen (2, 3, 9, 13) zur Zuführung verschiedener Betriebsmedien (B, C, E, F) und einem äußeren, sich etwa konisch verjüngenden Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4), wobei durch eine Vielzahl von Auslaßdüsen (11; 14) ein gasförmiges Medium (B) oder ein flüssiges Medium (C) einem in dem Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) strömenden Luftstrom (A) fein verteilt beimischbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zuströmseitig oberhalb der Auslaßdüsen (11; 14) ein weiterer Ringkanal (16) in das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) mündet.
  2. Brenneranordnung nach Anspruch 1, bei der der weitere Ringkanal (16) innen in das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) mündet.
  3. Brenneranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) abströmseitig eine Drallbeschaufelung (7) aufweist, wobei in deren Bereich oder stromabwärts von diesen Auslaßdüsen (14) für ein flüssiges Medium (C) angeordnet sind.
  4. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Zufuhr-Ringkanal-system (4) abströmseitig eine Drallbeschaufelung (7) aufweist, die aus Hohlschaufeln besteht und eine Vielzahl von Auslaßdüsen (11) zur Beimischung eines gasförmigen Mediums (B) zum Luftstrom aufweist.
  5. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Ringkanal (16) für die Zuführung eines Brenngases (D) mit niedrigem spezifischen Brennwert (Low Btu gas), insbesondere Kohlegas, ausgelegt ist.
  6. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenoen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Zufuhr-Ringkanalsystem (4) und der weitere Ringkanal (16) einen Diffusionsbrenner zur Verbrennung von Brenngas mit niedrigem spezifischen Brennwert mit Luft bilden.
  7. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch Auslaßdüsen zur Beimischung von Erdgas als gasförmiges Medium (B).
  8. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet, durch Auslaßdüsen zur Beimischung von Wasserdampf als gasförmiges Medium (B).
  9. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, gekennzeichnet, durch Auslaßdüsen zur Beimischung von Öl als Flüssiges Medium (C).
  10. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet, durch Auslaßdüsen zur Beimischung von Wasser als Flüssiges Medium (C).
  11. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüsen (11; 14) und der weitere Ringkanal (16) so angeordnet sind, daß keine Rezirkulation des gasförmigen Mediums (B) und/oder des flüssigen Mediums (C) in den weiteren Ringkanal (16) möglich ist.
  12. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Ringkanal (16) unmittelbar oberhalb der Drallbeschaufelung (7) mündet, so daß im Bereich der Drallbeschaufelung keine Zündung entstehen kann.
  13. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß etwa konzentrisch angeordnete innere Zufuhrkanäle (1, 2, 3) der Zufuhr von Luft (E), gasförmigem Brennstoff (F) und/oder flüssigem Brennstoff (G) zur Erzeugung einer die Flamme der ganzen Brenneranordnung stabilisierenden Pilotflamme dienen.
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